作为一种重要的大宗药材,丹参在我国有着悠久的种植和应用历史。近年来,随着丹参资源的开发与利用,其市场需求量急剧增加。为满足市场需求,人们常常加大化肥施用量,从而破坏了生态环境。因此,在减少肥料的前提下探索一条提高丹参产量和药用品质的生产栽培措施成为当前丹参种植生产中急需解决的问题。作为一种新型肥料增效剂,聚谷氨酸(PGA)以其优良的理化性质已在一些作物的减肥增效中得到了广泛的应用,但在丹参种植生产中的应用还未有系统深入的研究。本试验以紫花丹参为研究对象,通过盆栽实验研究了不同浓度PGA与不同水平复合肥复合处理对其生长指标、叶绿素指数、气体交换参数、叶绿素荧光参数、叶片水分生理指标、叶片和根系抗氧化特性和氮磷代谢酶活性、生物产量和药用成分含量的影响;通过大田试验研究了不同复合处理对丹参产量和药用成分含量的影响。通过上述研究,以期能够解析出PGA调控丹参减肥增效的生理机制,进而得出适于大田生产的最佳PGA和复合肥的处理组合,从而为PGA在丹参减肥增效种植生产栽培技术体系中的应用提供理论依据。 本研究所得结果如下: (1)正常和减肥情况下PGA对丹参植株生长和光合特性的研究结果表明:在不同施肥水平下,PGA处理均可以提高丹参株高、横幅、纵幅、最大叶长、最大叶宽、最大复叶长、基径、根系体积、根系生物量、叶绿素SPAD值、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、水分利用效率(WUE)、PSⅡ实际光化学效率(Y(Ⅱ))、PSⅡ最大光化学量子产额(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学量子产额(Fv''/Fm'')、表观电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP),在减肥15%水平下P2水平PGA处理促进效果最好。不同施肥水平下,PGA处理均可以降低气孔限制值(Ls)和非光化学淬灭系数(NPQ),在减肥15%水平下P2水平PGA处理对这两个指标降低效果同样最佳。 (2)正常和减肥情况下PGA对丹参植株水分生理指标和抗氧化特性影响的研究结果表明:PGA处理均可以提高丹参叶片相对含水量和持水力,均可以提高叶片和根部抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,均可以提高叶片和根部谷胱甘肽(GSH)、维生素C(Vc)、可溶性蛋白(PR)和可溶性糖(WSS)含量,同时还可以降低叶片饱和亏以及叶片和根部过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,且无论提高或降低,在减肥15%水平下P2水平PGA处理对上述指标影响最为显著。 (3)正常和减肥情况下PGA对盆栽土壤速效氮磷钾含量和丹参植株氮磷代谢酶活性影响的研究结果表明:PGA处理均可以显著降低盆栽土壤中速效氮磷钾含量,均可以显著提高丹参叶片和根部谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT/ALT)、谷草转氨酶(GOT/AST)、硝酸还原酶(NR)、酸性磷酸酶(AKP/ALP)和碱性磷酸酶(ACP)活性,在15%减肥条件下P2水平PGA处理促进效果最显著。 (4)正常和减肥情况下丹参品质和产量的影响的研究结果表明:PGA处理均可以提高盆栽丹参地上部和根系生物量,在减肥15%水平下P2水平PGA处理提高效果最好。PGA处理对盆栽丹参迷迭香酸、丹酚酸B、二氢丹参酮、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA和丹参新酮含量产生显著影响,其中CF1P2处理对丹酚酸B含量提高显著,CF1P3处理对丹参新酮含量及CF2P1处理对迷迭香酸含量提高效果最佳。同样,PGA处理也可以影响盆栽丹参药用成分单株产量,CF1P2处理对迷迭香酸和丹酚酸B单株产量、CF1P3处理对丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA和丹参新酮单株产量、CF2P3处理对二氢丹参酮和隐丹参酮单株产量提高效果最佳。 在不同施肥水平下,PGA处理同样可以提高大田丹参产量,这与盆栽结果一致。但在PGA处理下大田丹参迷迭香酸、丹酚酸B、二氢丹参酮、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA和丹参新酮含量与盆栽结果存在差异,其中CF1P1处理对丹参酮ⅡA含量提高效果显著,CF2P2处理对二氢丹参酮、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ和丹参新酮含量提高效果显著,CF2P3处理对迷迭香酸和丹酚酸B含量提高效果显著。同样,PGA处理也可以影响大田丹参药用成分单株产量,在15%减肥水平下P2水平PGA处理促进效果最佳。 本研究表明,在不同施肥水平下使用PGA处理对丹参植株的生长、光合性能、水分平衡和抗氧化性能均有促进作用,进而提高丹参产量和药用品质,尤其是在15%减肥水平下P2水平PGA处理对丹参植株生长、光合性能、水分平衡和抗氧化性能的促进作用最佳,进一步对丹参产量和药用品质产生了显著影响。通过本研究的实施,我们不但解析了PGA调控丹参减肥增效的生理机制,而且为其在丹参减肥增效生产栽培技术体系中的应用提供了理论依据。